एन-चैनल MOSFET के साथ डीसी मोटर चलाते समय वोल्टेज स्पिक


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मैं MOSFET IRFP054N के साथ DC मोटर (12V, 100W) चलाने की कोशिश कर रहा हूं । PWM आवृत्ति 25 kHz है। यहाँ योजनाबद्ध है: ढांच के रूप में

मुझे पता है कि DSEI120-12A इसके लिए सबसे अच्छा डायोड नहीं है, लेकिन मेरे पास अभी कोई बेहतर विकल्प नहीं है। 3 ए Schottky डायोड, जो मैंने भी कोशिश की, बहुत तेजी से गर्म हो।

यहां स्कोप वेवफॉर्म (A = MOSFET ड्रेन (नीला), B = गेट ड्राइव (रेड)) हैं: तरंग १

छोटे कर्तव्य चक्र: तरंग २

मुझे MOSFET मोड़ पर एक वोल्टेज स्पाइक मिल रहा है जो लगभग 150 ns तक रहता है और इसमें अधिकतम का एक आयाम होता है। 60 वी। आयाम रहता है कि क्या मैं मोटर पर कर्तव्य चक्र, वोल्टेज, या भार बढ़ाता हूं। स्पाइक की चौड़ाई मोटर पर लोड पर निर्भर करती है (शायद वर्तमान पर निर्भर करती है)।

मैंने कोशिश की:

  • धीमी MOSFET टर्न-ऑफ के लिए गेट रेजिस्टर को 57Ω तक बढ़ाना।
  • मोटर और MOSFET भर में Schkottky डायोड (SR3100, 3A) जोड़ना।
  • डीसी लिंक और मोटर के पार विभिन्न कैपेसिटर लगाना। यह कभी-कभी कम शुल्क चक्र और कम वोल्टेज के साथ काम करने में मदद करता है, लेकिन जब शक्ति बढ़ जाती है स्पाइक फिर से मौजूद होता है।

इस चीजों में से कोई भी स्पाइक को पूरी तरह से खत्म करने में मदद नहीं करता है। दिलचस्प बात: स्पाइक MOSFET को नष्ट नहीं करता है (क्योंकि यह 55 वी के लिए रेट किया गया है), लेकिन मैं इस ड्राइवर को सही तरीके से करना चाहूंगा।

मैं सुझाव दे रहा हूं कि और क्या प्रयास करना है, और यह स्पाइक 60 वी तक सीमित क्यों है।

अद्यतन: मुझे लगता है कि 1 mF इलेक्ट्रोलाइटिक कैप मोटर से ऊर्जा स्पाइक को अवशोषित नहीं कर सका। अब मैंने 12 वी लाइन पर 2.2 यूएफ फिल्म कैपेसिटर, मोटर पर 200 एनएफ सिरेमिक टोपी और एमओएसएफईटी में 100 एनएफ सिरेमिक कैप जोड़ा है।

इससे स्पाइक को कम करने में मदद मिली, हालांकि अब मुझे टर्न ऑफ पर रिंगिंग मिल रही है - शायद MOSFET पर स्नबर को सुधारने की आवश्यकता है। लेकिन वोल्टेज का आयाम बहुत कम है (30 - 40 वी लोड पर)।


आप डेटा कैसे माप रहे हैं? हालांकि यह वास्तव में समस्या नहीं है। क्या आपने स्नबर सर्किट के बारे में सुना है? यह इस आगमनात्मक "रिंगिंग" को कम कर सकता है, लेकिन सामान्य तौर पर यह व्यवहार बहुत अजीब लगता है, क्लैम्पिंग डायोड 60V एकसमान रोकना चाहिए।
KyranF

अपने अन्य डायोड के समान डायोड को FET के पार समानांतर में रखने का प्रयास करें। सिद्धांत रूप में यह केवल एक ग्राउंड / नकारात्मक क्लैंप के रूप में कार्य करने जा रहा है, लेकिन यह मदद कर सकता है ..
KyranF

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यह हो रहा है, जबकि 12V रेल पर एक नज़र डालें। आपको इस पर बेहतर उच्च आवृत्ति डिकम्पलिंग की आवश्यकता हो सकती है।
ब्रायन ड्रमंड

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"पूरी तरह से हिमस्खलन रेटेड" ठीक है, यही कारण है कि आपके MOSFET सिर्फ तुरंत मर नहीं करता है।
इग्नासियो वाज़केज़-अब्राम्स

"मुझे लगता है कि 1 mF इलेक्ट्रोलाइटिक कैप मोटर से ऊर्जा स्पाइक को अवशोषित नहीं कर सकता है" टोपी कभी मोटर से ऊर्जा स्पाइक नहीं देखता है। आपके पास करंट चालू करने के लिए एक फ्रीव्हील डायोड है और उसमें कोई हिस्सा नहीं है। यह आरंभिक प्रभार प्रदान करने में चालू करता है। आपके अतिरिक्त कैप ने इस मुद्दे को "
संक्षिप्त

जवाबों:


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यह मुझे लगता है कि आपको MOSFET में वोल्टेज स्नबर की आवश्यकता है। इसका एक आसान तरीका यह है कि बस MOSFET में एक श्रृंखला संधारित्र + अवरोधक को जोड़ा जाए। मैं अनुमान लगाता हूँ कि 2.7 nF (MOSFET के 3x समाई के बारे में) और 100 प्रतिरोधक का मान लगभग सही होगा।Ω

इस प्राचीन एप्लिकेशन नोट में स्नबर सर्किट के विभिन्न प्रकारों का वर्णन किया गया है, जिसमें कब और कैसे उनका उपयोग करना है। आपको वहां कुछ प्रेरणा मिल सकती है।


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मोटर पर एक Schottky डायोड डालने की कोशिश करें, फिर एक और मोटर के चारों ओर एक और सही जहां वे पीसीबी छोड़ते हैं।

यह यह सुनिश्चित करने में भी मदद करता है कि आपकी आपूर्ति उच्च आवृत्तियों पर अच्छी तरह से बाईपास हो गई है। आपूर्ति के लिए एक चीनी मिट्टी की टोपी रखो जहाँ मोटर को फ़ीड है। आपके वोल्टेज पर, यह 10 orF हो सकता है।

FET में एक टोपी न रखें, और टोपी को मोटर के आर-पार रखें और इसे शारीरिक रूप से मोटर के करीब रखें। मैं 1 nF या उससे अधिक का उपयोग नहीं करूंगा।


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ऐसा प्रतीत होता है कि आवारा इंडक्शन एंड डिवाइस मिलान का एक क्लासिक मामला है।

आवारागर्दी

मुझे अपने सर्किट को बिंदु को समझाने में मदद करने के लिए फिर से तैयार करें।

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

मैं एक उचित धारणा बनाने जा रहा हूं कि एसी एक पृथक ट्रांसफार्मर के माध्यम से मुख्य से आता है और इस प्रकार आप डीसी (कैप पर) सुरक्षित रूप से जमीन कर सकते हैं। यदि ऐसा नहीं है तो आपके साथ-साथ इससे निपटने के लिए कुछ अन्य चिंताएँ भी हैं।

इस उचित विस्फोट को स्वीकार करके Stray1 और Stray2 को अनदेखा किया जा सकता है।

यह Stray3 , Stray4 और Stray5 को छोड़ता है

इनमें से प्रत्येक आपके द्वारा देखे जा रहे प्रारंभिक ओवरशूट में योगदान देगा । इस तरह के एक ओवरशूट की उम्मीद की जानी चाहिए क्योंकि आप एक इंडक्टिव लोड को बल दे रहे हैं। और जब कुछ की उम्मीद की जानी है, तो इसे डिवाइस की वोल्टेज रेटिंग (मरने पर वोल्टेज रेटिंग) से नीचे रखने के लिए जरूरी होना चाहिए।

अब इसमें से कुछ माप के दौरान एक कलाकृति होगी। Stray4,5 ले लो यदि आप संधारित्र पर है कि EARTH पर अपनी गुंजाइश जांच क्लिप, इस आवारा अधिष्ठापन वोल्टेज है कि आप देख रहे हैं के रूप में आप लोड अधिष्ठापन शुरू करने के लिए योगदान देगा।

आप FET के माध्यम से वर्तमान प्रवाह को काटना शुरू करते हैं और इस प्रकार V = Ldi / dt कुछ वोल्टेज का उत्पादन करेगा। तुरंत जो आप माप रहे हैं वह अब सही डिवाइस वोल्टेज नहीं है।

अब आप यह बता सकते हैं कि आपने FET के पैर पर स्कोप के GND को चिपका दिया है, तो भी कुछ अड़चनें आएंगी, इसलिए जो आप देख रहे हैं वह डिवाइस का सही वोल्टेज नहीं हो सकता है।

Stray4,5 के विषय पर, यह ये आवारा प्रवृत्तियां हैं , आमतौर पर खराब लेआउट के कारण, जो कि टर्न-ऑफ पर वोल्टेज ओवरशूट का मुख्य कारण हैं। आप एफईटी को बंद करके उनके माध्यम से वर्तमान प्रवाह को बाधित करने का प्रयास कर रहे हैं, फिर भी उनके पास आवागमन के लिए कोई रास्ता नहीं है। जैसे वे एफईटी के माध्यम से प्रवाह को चालू रखने का प्रयास करेंगे।

एक धीमी (FET स्विचिंग के सापेक्ष) के साथ Stray6 समान रूप से लोड करंट के कम्यूटेशन को बाधित करेगा और इसके परिणामस्वरूप फिर से ड्रेन-सोर्स क्षमता में वृद्धि होगी।

Stray3 पावर सर्किट में जाने वाले वोल्टेज पर एक दोलन के रूप में दिखाई देगा।

सेक्रीनरी रिंगिंग

अपने दोनों भूखंडों में आप कुछ सेकेंडरी रिंगिंग देख सकते हैं। इसके कई कारण हैं

  1. अपर्याप्त गेट ड्राइव। अगर ड्राइव की क्षमता काफी कमजोर है (या गेट लीड में शामिल होने का एक बहुत) यह अच्छी तरह से डिवाइस को बंद रखने में सक्षम नहीं होगा और मिलर कैपेसिटेंस के कारण बहने वाला चार्ज डिवाइस को चालू करने का प्रयास करेगा -> ऑस
  2. Stray5 और Stray6 कम्यूटेशन पथों के बीच ऊर्जा आदान-प्रदान के रूप में दोलन करेगा
  3. यदि डायट की तुलना में FET अधिक तेज़ और स्नैपर है, तो आप स्विचिंग दोलनों का कारण बन सकते हैं जो Stray5 और Stray6 द्वारा बढ़े हुए हैं

समाधान?

  1. आप लेआउट की जाँच करें! छोटी, मोटी पटरियाँ, शायद कम करने के लिए लामिना भी। DIODE और FET के बीच की दूरी को कम से कम रखें!
  2. यदि आपका गेटड्राइव कमजोर है, तो इसे सुधारें
  3. यदि आपका गेटड्राइव मजबूत है, तो स्विचिंग धीमा करने के लिए अपने गेट रोकनेवाला को बढ़ाने पर विचार करें
  4. यदि वह अभी भी विफल रहता है, तो समस्या को कम करने के लिए FET के एक स्नबर पर विचार करें।
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